I – Des molécules du vivant à la cellule : organisation fonctionnelle
II – L'organisme : un système en interaction avec son environnement
III – Populations, écosystèmes, biosphère IntroIII – Populations, écosystèmes, biosphère

La dynamique des populations repose tout d'abord sur la capacité des êtres vivants à se reproduire mais aussi à se développer (§ II-D). En abordant progressivement les échelles supérieures à celle de l'organisme (population, communauté, écosystème, biosphère), cette partie amène à construire des représentations dynamiques des systèmes vivants. Les modèles construits reposent sur des approches à la fois qualitatives et quantitatives, en lien étroit avec les autres parties du programme. Elles visent à rendre compte du fonctionnement de ces systèmes, de leur évolution, de mieux comprendre les conséquences des activités humaines pour servir de support à des projections destinées entre autres à éclairer les décisions visant une gestion systémique et intégrée du vivant.
III-A Les populations et leur dynamique (2e année)
III-B Les écosystèmes, leur structure et leur fonctionnement (2e année)
III-C Flux et cycles biogéochimiques : l'exemple du carbone (2e année)
Travaux pratiques (2e année) IntroIII – Populations, écosystèmes, biosphère
Travaux pratiques (2e année)

Outre l'utilisation de supports documentaires, l'étude des populations, des écosystèmes et de leur dynamique se prête à des approches pratiques variées. Des approches concrètes sont possibles, reposant en particulier sur des élevages simples réalisés en conditions contrôlées, et pouvant donner lieu à diverses formes de travail des étudiants réparties dans le temps. En liaison avec le programme de mathématiques et d'informatique, la conception de modèles numériques est possible sous des formes variées et à différents niveaux de complexité (programmation sous python, utilisation de tableurs). La discussion de la pertinence de ces différents types de modèles et de leurs limites inscrit l'utilisation de documents dans le va-et-vient entre données (provenant de la littérature ou résultant de l'expérimentation directe) et théorie qui fonde les démarches scientifiques. Elle peut aussi déboucher sur des analyses de cas plus concrètes impliquant la gestion des agrosystèmes et permettant de construire des regards croisés avec les problématiques étudiées en géographie dans le cadre des territoires ruraux.
La classe sur le terrain réalisée en seconde année permet d'illustrer de façon concrète mais forcément très limitée cette partie du programme.
Les populations et leur dynamique















Les écosystèmes, leur structure et leur fonctionnement






Flux et cycles biogéochimiques :


Cycle du carbone






Cycle de l'azote








- étude du modèle logistique - exemple de stratégies r et K ;
- un exemple de dynamique de type Lotka-Volterra ;
- loi de Hardy-Weinberg (pour deux allèles) et discussion de son champ de validité (migration, mutation, sélection, dérive et choix d'appariement : cas trivial du déterminisme du sexe chez les mammifères).

Des approches expérimentales sont réalisables :
- modélisation numérique ;
- étude expérimentale de l'évolution d'une population ; soumise à des pressions variables de prédation et/ou à des milieux différents sur un système proie-prédateur microbien (par exemple algue-paramécie) ; mesures par comptage…
- utilisation possible de modélisations numériques en liaison avec le programme d'informatique ;


- analyse qualitative, reconstitution d'une chaine trophique, réalisation d'une pyramide des nombres et des biomasses (supports possibles : Berlèse, plancton, lichen) ;
- analyse de données quantitatives (production, productivité d'écosystème, transferts de matière etc.) ;


- discussion autour des cycles : recyclage rapide de la matière organique versus recyclage lent (biomasse fossile) ;

- nature des perturbations anthropiques (origine et devenir du dioxyde de carbone émis) ;
- manipulation des notions générales pour les cycles (flux, temps de résidence) ;
- montrer les liens au cycle de l'azote ;

- discussion de représentations du cycle de l'azote, à partir des connaissances acquises en cours, prédiction des tronçons manquant pour boucler a minima le cycle avec utilisation de documents fournis ;
- lien entre échanges entre réservoir et données métaboliques connues (échelle moléculaire et cellulaire) ;
- discussion à partir de documents fournis, de l'action de l'homme sur les différents cycles (N et C).
Le cycle de l'azote n'est abordé qu'en travaux pratiques. Sa mémorisation n'est pas exigible.
IV – La biodiversité et sa dynamique




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